TEMA 9-1 ILUMINACIÓN Introducción deATres

ILUMINACIÓN
LUZ Y VISION
1
QUE ES LA LUZ?
 Llamamos
luz a toda energía radiante capaz de
ser distinguida por el ser humano como
sensación visual. Para entender correctamente el fenómeno de la
LUZ, es imprescindible comprender que el
mismo involucra a dos elementos inseparables:
 El elemento físico: RAD. ELECTROMAGNÉTICA. El elemento humano: EL OJO HUMANO.-
Fuente
Persona (ojo)
2
LA LUZ COMO FENOMENO FISICO
 Desde
el punto de vista físico puede encararse
a partir de dos teorías totalmente compatibles:
 Teoría corpuscular: la luz es un “paquete de
corpúsculos” de energía, llamados fotones, que
tienen el comportamiento descrito en la física
óptica. Teoría electromagnética: la luz es una radiación
electromagnética con longitud de onda entre los
380 y 780 nanómetros (nm).-
3
1
RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS
4
CURVA DE SENSIBILIDAD DEL OJO
Curva de sensibilidad
espectral para un
observador estandar,
en condiciones de
visión “de día” y
visión “de noche”.-
El sistema visual humano tiene 2 sistemas de
fotoreceptores:
 Los rodillos o bastonsillos que perciben la mayor o
menor claridad con que están iluminados los
objetos. Los conos que perciben los colores de los objetos.5
CURVA DE SENSIBILIDAD DEL OJO
Curva de sensibilidad
espectral para un
observador estandar,
en condiciones de
visión “de día” y
visión “de noche”.-
Según su participación nos definen:
 Visión fotópica (“día”): intervienen rodillos y conos. Visión escotópica (“noche”): intervienen
esencialmente los rodillos; no se llega a distinguir el
color de los objetos.6
2
PROCESO DE LA VISION
Visión de la
Fuente de Luz
Fuente
de Luz
Visión de los
Objetos
Personas
(ojo)
Objetos
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FUENTES ESPECIALES
“Luz monocromática”:
• radiación compuesta por una única frecuencia o
longitud de onda."Luz blanca”:
• radiación
compuesta
por
monocromáticas con igual energía.-
radiaciones
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FUENTES ESPECIALES
Ninguna fuente artificial lo cumple, por ejemplo:
• las lámparas incandescentes dan luz rica en rojos,
• las de mercurio en azules, verdes y amarilloverdes.
• las de sodio son riquísimas en amarillos, etc..Sin embargo todas aparecen al ojo como luz blanca y
les asociamos sensaciones como “cálida” o “fría”, cosa
que advertimos sólo cuando iluminamos un objeto y lo
“vemos”.-
9
3
REFLEXIÓN Y ABSORCIÓN DE LA LUZ
10
CURSO DE ILUMINACION
DEFINICIONES Y
CONCEPTOS
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FLUJO LUMINICO
S(l): Curva de
sensibilidad del ojo.
R(l): Distribución de la
Potencia de la fuente
radiante en función de la
longitud de onda (W/nm).
Fuente Radiante
λnm
LLAMAMOS FLUJO LUMÍNICO A LA CANTIDAD DE
ENERGÍA RADIANTE EMITIDA POR UNA FUENTE, QUE ES
CAPAZ DE GENERAR SENSACIÓN VISUAL.
UNIDAD: lumen (lm)
12
4
INTENSIDAD LUMINICA
=
Φ
LLAMAMOS INTENSIDAD LUMINICA DE UNA FUENTE DE
LUZ EN UNA DETERMINADA DIRECCION, AL FLUJO POR
UNIDAD DE ANGULO SOLIDO EN LA DIRECCION
CONSIDERADA.
UNIDAD: candela (cd)
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LUMINANCIA
Representa el efecto de
luminosidad (brillo) que
una superficie produce
en el ojo humano.
La:Luminancia
Ia:Intensidad Lumínica
LLAMAMOS LUMINANCIA A LA RELACION ENTRE LA
INTENSIDAD
LUMINICA
EN
UNA
DETERMINADA
DIRECCION Y EL AREA APARENTE DE LA SUPERFICIE QUE
LO EMITE O REFLEJA.
UNIDAD: cd/m2
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LUMINANCIA
Representa el efecto de
luminosidad (brillo) que
una superficie produce
en el ojo humano.
La:Luminancia
Ia:Intensidad Lumínica
ES LA PORCIÓN DE INTENSIDAD QUE EL OBSERVADOR
PERCIBE DESDE UN ÁREA ORTOGONAL A LA RECTA QUE
LO UNE CON LA SUPERFICIE LUMINOSA.
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5
EJEMPLO DE LUMINANCIAS
 Fuentes




 Fuentes




Naturales:
Sol
Cielo despejado
Cielo cubierto
Luna
150.000
0.3 a 0.4
0.03 a 0.1
0.25
cd/cm2
cd/cm2
cd/cm2
cd/cm2
Artificiales:
Lámpara
Lámpara
Lámpara
Lámpara
incandescente clara
100 a 200 cd/cm2
fluorescente
0.75 cd/cm2
de Halogenuros Metálicos 400 W
700 cd/cm2
de Sodio de Alta Presión de 400 W
500 cd/cm2
 Elementos
iluminados por fuentes:
 Papel blanco iluminado a 1.000 lx
 Calzada con buena iluminación
250
2
cd/m2
cd/m2
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ILUMINANCIA
NIVEL DE ILUMINACION
=
Φ
LLAMAMOS ILUMINANCIA A LA RELACION ENTRE EL
FLUJO UNIFORME QUE RECIBE UNA SUPERFICIE Y EL AREA
DE LA MISMA.
UNIDAD: lux (lx)
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EJEMPLOS DE ILUMINANCIAS
2.500 lx
detrás de la
ventana
10.000 lx
en la
sombra del
muro
300 lx en el
centro del
local
10 lx en el
sótano
6.000 luxes
bajo la
marquesina
100.000 lx
a pleno sol
18
6
EXITANCIA
Φ
=Φ
∙
: reflectancia luminosa
Φ
=Φ
∙
: translucencia luminosa
Μ=
19
EXITANCIA
Μ=
LLAMAMOS EXITANCIA A LA RELACION ENTRE EL FLUJO
EMITE UN ELEMENTO DE SUPERFICIE Y EL PROPIO
DIFERENCIAL SUPERFICIAL.
UNIDAD: lumen/m2
NO SE TRATA DE LA ILUMINANCIA, QUE SÓLO CONSIDERA
EL FLUJO POR SUPERFICIE QUE LLEGA A UN PLANO!!
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APLICACIÓN DE LA EXITANCIA
E = 400 Lx
E = 400 Lx
M = 320 lm/m2
M = 16 lm/m2
Se llama Exitancia de una superficie
emisora, a la relación existente entre
el flujo lumínico emitido por unidad
de superficie.-
|
 = 80 %
Sea una superficie de área S (m2)
que emite un flujo lumínico uniforme
en todas las direcciones del espacio:
 = 4%
Unidad: Lumen por metro cuadrado
lm/m2 Similares unidades a las de
Iluminancia (E en lx).-
M = Фs/S;
lm/m2
E = ФR/S;
lm/m2
ФS = ρ ФR
M=ρE
21
7
DEFINICIONES - RESUMEN
 Flujo
luminoso (Φ) es la cantidad de energía
radiada por una fuente y que es capaz de generar
sensación visual.- Lumen (lm)
 Eficiencia
lumínica (e) es la relación entre los
lúmenes que entrega una fuente por cada vatio
de
potencia
eléctrica
que
consume.Lumen/vatio (lm/W)
 Intensidad
lumínica (I) es el flujo lumínico por
unidad de ángulo sólido, emitido por una fuente y
en una dirección dada.- Candela (cd)
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DEFINICIONES - RESUMEN
 Iluminancia
(E) es el flujo lumínico por unidad
de superficie que recibe un plano dado.- Lux (lx)
 Luminancia
(L) es la intensidad luminosa
emitida por una fuente o superficie iluminada, en
una dirección dada, por unidad de superficie
vista.- (Cd/m2)
 Exitancia
(M) es el flujo lumínico por unidad de
superficie,
emitido
por
un
plano
dado.Unidad: Lúmen por metro cuadrado (lm/m2)
Unidad similar a la de Iluminancia (E en lx).23
CURSO DE ILUMINACION
CANTIDAD Y CALIDAD DE
LA ILUMINACION
24
8
Nivel de Iluminación

El nivel de iluminación incide en:
•
•
•
•

Capacidad visual.Estado de ánimo de las personas.Aptitud para desarrollar un trabajo.Poder de relajación, etc.-
Por ejemplo, para leer normalmente:
• A los 10 años de edad, se requieren
• A los 40 anos de edad,
• A los 60 años de edad,
175
lx
500
lx
2.500 lx
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Cantidad y Calidad de luz
Cantidad

¿Cuál es el nivel de iluminación adecuado (lx en plano
de trabajo) para efectuar una tarea o acondicionar un
ambiente determinado?

Iluminancia!!

Depende de todos los factores que intervienen en la
visión:
 Tamaño del objeto,
 Luminancia de fondo,
 Contraste,
 Tiempo para realizar la tarea (o velocidad).26
RECOMENDACIONES DE LA CIE
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9
CANTIDAD DE LUZ
Selección del nivel de Iluminación (luxes)

En el Manual de la I.E.S. (Iluminating Engineering
Society) se presentan los resultados de estudios
realizados,
con
los
cuales
se
establecen
recomendaciones.-

Una tabla define las categorías según el tipo de
tareas a realizar y una segunda tabla de correcciones
permite seleccionar el nivel recomendado de acuerdo
con la edad, tipos de superficies de paredes,
precisión de la tarea y reflexiones de la tarea.-
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ELECCIÓN DEL NIVEL LUMÍNICO
ILUMINANCIA (lux)
CATEGORIA
RANGO DE ILUMINACIÓN
(Lx)
A
20 - 30 - 50
B
50 - 75 - 100
C
D
E
F
ACTIVIDAD TÍPICA
Áreas públicas con alrededores oscuros
Iluminación de orientación con poca
permanencia (corredores, depósitos).
Espacios donde la tarea se desarrolla
ocasionalmente (recepción, central telefónica)
100 - 150 - 200
Trabajos con gran contraste o con
elementos de gran tamaño
200 - 300 - 500
500 - 750 - 1000
Trabajos con contrastes medios o con elementos de tamaño
mediano (Escritura con lápiz duro, trabajo industrial dificultoso).
1.000 - 1.500 - 2.000
Trabajos con contrastes pequeños con elementos de trabajo
pequeño (Escritura con lápiz duro, trabajo industrial dificultoso)
2.000 - 3.000 - 5.000
Trabajos con objetos muy finos o de
exposición prolongada.
Trabajo prolongado con detalles finos.
G
H
I
5.000 - 10.000
Idem, pero especialmente dificultoso
(Salas de cirugía, costuras muy finas).
10.000 - 20.000
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ELECCIÓN DEL NIVEL LUMÍNICO
FACTORES DE EVALUACIÓN
TRABAJO Y USUARIO
FACTOR
-1
0
1
Promedio de edad
< 40
40 -55
> 55
Velocidad y precisión
No importa
Importa
Crítico
Reflectancia del fondo
> 0.7
0.3 - 0.7
< 0.3
Para las categorías D a I se seleccionan los factores de la tabla precedente
y de acuerdo con la suma total de los mismos se escoge:
·
Suma = -2 o -3, se toma el nivel menor.
·
Suma = -1, 0 ó 1, se toma el nivel medio.
·
Suma = +2 ó +3, se toma el nivel mayor.
Para las categorías A, B y C se toma en cuenta sólo la edad promedio.
30
10
Calidad de luz
Calidad

La modulación de luminarias, la textura de superficies,
las sombras producidas por los objetos, el color, las
reflexiones especulares y la acentuación de la
iluminación en determinados puntos pueden mejorar la
calidad del entorno iluminado.-

Un factor a tomarse en cuenta: el confort por las
relaciones de luminancias. Uniformidad
 Deslumbramiento
31
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